Nós e Resistência Específica

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1 Nós e Resistência Específica Prof. Ms. Eurico P. César 1. INTRODUÇÃO Os nós são recursos marcadamente úteis e freqüentemente utilizados em muitas atividades de montanha. Eles permitem que muitas tarefas verticais sejam realizadas com segurança e eficiência, contribuindo assim para o bem estar do escalador e a versatilidade da tarefa. Existem diversos tipos de nós, cada um deles desenvolvido para desempenhar determinada tarefa específica. No entanto, um fator de suma importância tem sido muitas vezes negligenciado ou pouco compreendido no meio das atividades verticais. É o que chamamos de resistência específica do nó. Porém, antes de se debater mais aprofundadamente esse assunto, alguns fatores importantes devem ser compreendidos. O primeiro é que, ao atar qualquer tipo de nó em uma corda ou fita, isso reduzirá substancialmente a resistência dessa estrutura. Outro ponto chave é que alguns nós reduzem menos a resistência da estrutura do que outros. Portanto, saber quanto da resistência da estrutura é preservada por determinado nó pode ser particularmente importante quando se pretende realizar qualquer tipo de atividade vertical. Finalmente, deve-se entender que um nó e tão forte quanto a corda na qual ele é atado. Logo, uma corda em bom estado é imprescindível para o funcionamento correto de um nó. O presente artigo tem o objetivo de informar acerca dos principais nós utilizado na escalada em rocha e o quanto da resistência específica da estrutura é preservada quando eles são atados em cordas ou fitas. 2. RESISTÊNCIA ESPECÍFICA DO NÓ A resistência específica de um nó refere-se à habilidade que ele tem de resistir a uma determinada carga sem se romper. Algumas análises têm sido feitas no intuito de esclarecer como a estrutura do nó interage com as forças mecânicas que são impostas à

2 2 ele e como diferentes designs ou tipos de nós influenciam na resistência específica da estrutura na qual ele é atado. Um segmento de corda sem nenhum nó apresenta uma resistência específica de 100 %, ou seja, total. Isso acontece por que a carga ou força é distribuída igualmente em cada uma das fibras, gerando assim um estresse uniforme. No entanto, um segmento curvado dessa corda enfraquece a resistência específica por que distribui a carga de forma irregular, o que vai tencionar (alongar) algumas fibras e ao mesmo tempo comprimir outras. O esquema de carga de tensão e compressão simultânea (carga de inclinação) pode ser visualizado na Figura 1. Figura 1: Cargas de inclinação em um segmento. De um lado observa-se tensão e do outro, compressão. A resistência específica de um nó é determinada pela severidade (inclinação) da primeira curva no segmento mais sobrecarregado da estrutura. Quanto mais a primeira curva se desviar do eixo de tensão, mais fraco será o nó. Outro fator a ser considerado é a localização da primeira curva do nó. Essa localização irá afetar tanto a resistência do nó quanto o local aonde ele irá se partir, diferente da severidade da curva, que irá afetar apenas a sua resistência. Além disso, as curvas ou cargas aplicadas em regiões que não sejam a primeira curva do nó não afetarão sua resistência. Nós como o Pescador Duplo são mais resistentes do que o Laís de Guia, por exemplo, devido ao seu design. Isso se deve ao fato de que a primeira curva do Pescador Duplo fica posicionada dentro do nó, local onde essa se aperta contra a haste rígida da corda, reduzindo assim a carga na primeira curva desse nó.

3 3 3. RESISTÊNCIA COMPARATIVA ENTRE OS NÓS Este tópico é particularmente importante para as pessoas que utilizam nós em cordas, onde as quais são submetidas a cargas relativamente pesadas, como é o caso de escaladores ou alpinistas industriais. Todo ou qualquer tipo de nó reduz a resistência específica da corda ou fita na qual ele é atado, no entanto alguns se mostram menos desvantajosos do que outros. Uma revisão de estudos sobre a resistência de nós mostra por que alguns deles são mais fortes ou resistentes do que outros, o que vai lançar luz sobre os aspectos que envolvem o comportamento dos nós. A resistência específica dos nós varia amplamente de um tipo para o outro. Algumas experiências controladas utilizando diferentes designs de nós em cordas de mesmo material têm demonstrado que alguns deles enfraquecem a estrutura em mais de 50 %, enquanto outros declinam apenas 10 % da resistência específica. Na Tabela 1 encontram-se alguns dos nós comumente utilizados no meio vertical e suas resistências específicas. Tabela 1: Resistência Específica de Nós Utilizados na Escalada em Rocha Nós Muito Resistentes Tipo de Nó Resistência Mantida Autor da Pesquisa Blood Knot 80 % a 90 % Barnes, 1947; Day,1986 Oito para unir cordas 81 % Frank e Smith, 1992 Oito com alça 80 % Frank e Smith, 1992 Pescador Duplo 79 % Frank e Smith, 1992 Nós Moderadamente Resistentes Butterfly 75 % Frank e Smith, 1992 Azelha com alça 60 % a 65 % Luebben, 2002 Laís de Guia 60 % Day,1986 Nós Pouco Resistentes Azelha para unir cordas < 50 % Desconhecido Observe que existem na literatura inúmeras variações dessas porcentagens de resistência específica, mas tais variações devem-se a possíveis diferenças nas cordas e materiais utilizados além de pequenas diferenças no design dos nós. Para maior entendimento sobre os diferentes tipos de nós e suas funções, sugerese a leitura do artigo tipos de nós utilizados em escalada em rocha.

4 4 4. TERMOS UTILIZADOS EM ESTUDOS SOBRE NÓS A utilização de alguns termos técnicos é essencial para se discutir a resistência específica de nós. Alguns desses termos estão bem estabelecidos e são de uso comum, porém outros são menos freqüentes e mais complexos e, portanto, pouco compreendidos. Para se entender melhor o funcionamento de diferentes nós e como eles afetam a resistência específica de uma estrutura, faz-se necessário entender alguns desses termos, frequentemente utilizados em estudos sobre nós. São eles: Segmento Constante (Standing Part - SP) segmento contínuo da corda, sem curvas, que se direciona ao miolo do nó, suportando 100 % da carga. É a parte livre da corda. Nesta parte da corda a carga é distribuída igualmente em todas as fibras. Ponto de Entrada (Entry Point - X) local onde o Segmento Constante (SP) une-se ao Talo (S) e curva-se, entrando no miolo do nó. Situado imediatamente antes da primeira volta ou curva do nó, é geralmente neste local que algumas cordas se rompem quando submetidas a cargas excessivas. Teoricamente, 100 % da carga incidem nesse ponto. Talo ou Haste (Stem - S) une-se ao segmento constante (SP) no ponto de entrada (X); onde é atado ao emaranhado do nó. Como essa parte atravessa o colar do nó, nesse ponto forma-se a primeira curva. Neste local a carga se distribui de forma desigual, sendo esse fato o grande responsável pelo enfraquecimento da corda e seu rompimento no ponto de entrada. É a inclinação dessa primeira curva que irá determinar a resistência do nó. Colar ou Volta (Bight - B) é a primeira estrutura pela qual o Talo (S) atravessa, penetrando no miolo do nó. Ele forma o primeiro obstáculo ao qual o Talo tem que contornar, fazendo uma volta. O design do Colar (B) será um dos fatores que determinarão a severidade da primeira curva. Os outros fatores são a angulação do Segmento Constante (SP) e a localização do Ponto de Ancoragem. Âncora (Crossing of the Hitch C) - parte de tamanho indefinido no miolo do nó. A parte superior da âncora funde-se a parte final do Talo (S) e tem duas funções: a) proporcionar ao Segmento Constante (SP) uma amarração firme para se tracionar; b) mantêm a parte final do Talo (S) em uma posição particular que determinará o quanto ele será forçado a se desviar da linha reta de tração. Lembre-se que, quanto mais severa for essa curva, mais fraco será o nó.

5 5 Arco (Arc of the Hitch - H) Segmento curvado, oposto a Âncora (C), que envolve os segmentos (pernas) do Colar (B), apertando-os e os mantendo unidos. Cauda (Tail - T) extremidade (ponta) da corda que não sofre carga. Alça (Loop - L) enquanto o loop suporta toda a carga, cada uma de seus segmentos (pernas) suporta 50 %. Os segmentos e terminologias citados anteriormente podem ser melhor observados e compreendidos na Figura 2. SP Segmento Constante X Ponto de Entrada S Talo B - Colar C Âncora H Arco L Alça T - Cauda Fig. 2: Partes que compõem o Nó 5. FATORES QUE AFETAM O DESEMPENHO DE UM NÓ Para entender os fatores que afetam o funcionamento esperado ou desempenho de um nó, devemos entender primeiro os fatores que podem afeta-lo. Feito isto, perguntas acerca da segurança, estabilidade e resistência do nó e aonde ele irá se romper poderão ser respondidas com mais acerto. A performance de um nó será afetada, basicamente, por quatro fatores a serem entendidos: 1) Leis físicas da Mecânica; 2) A estrutura do nó; 3) O tipo de material ao qual ele foi atado; 4) Condições ambientais e de uso do mesmo.

6 Leis Invariáveis da Mecânica Como todos os objetos no universo, os nós também estão sujeitos às leis da Mecânica. Dentre as forças mecânicas que irão afetar o funcionamento de um nó estão a Fricção, Tensão, Compressão e Cisalhamento. A forma exata como essas forças influenciarão no desempenho de um nó depende de fatores como sua estrutura, o material ao qual foi atado e as condições ambientais Estrutura O bom funcionamento de um nó depende diretamente da sua forma e configuração. O aspecto mais característico de um nó, ou seja, as formas das voltas e dos segmentos que ele apresenta, inclui as dobras, laços, amarras, alças, fios em paralelo e curvas. Porém, mais importante do que saber como a estrutura está delineada (desenhada), é certificar-se de que o nó está apropriadamente atado, com bom acabamento e se a forma que está recebendo a carga é adequada. Esses três fatores são fundamentais para um nó funcionar como o esperado. Lembre-se que um nó, por mais bem feito que seja, sempre reduzirá a resistência de uma corda. No entanto, se seu acabamento for negligenciado, se ele não estiver firme (apertado) e se a carga aplicada conferir ângulos desnecessários ou muito acentuados, provavelmente isso afetará mais ainda a estrutura, aumentando ainda mais o risco sobre a estrutura Tipo de Material Um nó será menos ou mais eficiente dependendo do tipo de material que compõe a corda ou fita na qual ele é atado. A espessura do material e suas condições físicas também são fatores importantes. Cada material tem características distintas quanto à extensibilidade, elasticidade, bem como diferentes características superficiais e coeficientes de fricção, todos os quais afetarão diretamente seu poder de preensão. Alguns experimentos demonstraram que os nós feitos em cordas de nylon são mais susceptíveis a deslizar do que em cordas de cotton, assim como cordas trançadas de polipropileno são mais lisas e retorcidas, mas promovem boa resistência após serem tencionadas. Alem disso, cordas mais finas são mais frágeis e sujeitas ao rompimento do que cordas mais espessas de um mesmo material.

7 Ambiente e Condições de Uso A performance do nó é afetada pela forma em que ele é utilizado em um sistema de cordas e amarras, por variadas condições atmosféricas como temperatura, umidade e se a corda está seca ou molhada, além de contato com óleos, lubrificantes (protetor solar, por exemplo) e corpos estranhos que podem estar presentes no chão ou em outros objetos. A resistência das amarras é afetada pelo objeto no qual ela foi envolvida, como um tronco, um bloco de rocha ou um aparato de metal. Além disso, a carga que incide sobre um nó pode ser aplicada constantemente (tensão contínua como no rapel, por exemplo) e com cargas alternadas (momentos com carga e momentos sem carga, como na escalada), sendo que algumas cargas podem ser aplicadas em direções desfavoráveis como aquelas provocadas por obstáculos (uma quina de pedra) ou que provoquem puxões laterais em sua cauda. 6. SEGURANÇA DO NÓ O termo segurança do nó refere-se a capacidade de um nó em se manter preso (tenso) e atado quando submetido a uma carga de deslizamento, sem falhar diante de uma carga normal, ou seja, quando ele é sujeitado a uma carga estável e moderada, aplicada na direção ideal, a qual o nó foi designado a suportar. Esse termo se difere substancialmente da estabilidade do nó, que refere-se ao quão bem um nó mantém sua forma (design) frente a uma carga excessiva, e da resistência do nó, que refere-se ao quanto o nó enfraquece a estrutura na qual está atado. A segurança do nó vai depender diretamente da sua conformação e das partes que o compõem (ver ítem 4: termos utilizados em estudos sobre nós). Apesar do número de passagens i que o nó apresneta ser importante para sua segurança, essa relação parece não ser tão simples, visto que, nós diferentes, com o mesmo número de passagens, apresentam segurança distinta. As passagens são importantes para a segurança do nó, visto que esse só irá se manter atado quando uma fricção for criada entre as superfícies da corda, gerando assim um contato entre essas passagens. No entanto, mais importante do que o número de passagens, é o local onde estão localizadas as superfícies, a forma em que esses segmentos interagem e como a carga é aplicada sobre eles. i Local onde um segmento da corda passa por outro, colocando suas superfícies em contato.

8 8 A forma de contato entre as superfícies é crucial para a ótima performance do nó, pois quando esse é submetido a uma carga, ele se torna a estrutura primária a sofrer diretamente a tensão. Sem as passagens, os segmentos da corda dentro de um nó vão ter poucas superfícies para se apertarem contra e gerarem fricção, promovendo assim menos tensão, menos fricção e menos segurança. 7. ESTABILIDADE DO NÓ A estabilidade do nó refere-se a capacidade desse manter sua forma e design quando submetido a cargas excessivas. É importante notar que a estabilidade de um nó pode desempenhar um papel altamente útil ou extremamente nocivo, dependendo da função requerida no momento. Muitas vezes precisamos de nós seguros, que irão suportar a tensão submetida na corda, mantendo se atados e firmes, porém que sejam de fácil desate, onde apenas um puxão em uma das pontas da corda irá desatar o nó. Nesse caso, a instabilidade do nó é útil. Porém, essa mesma instabilidade pode ser perigosa ao se unir duas cordas em um rapel, por exemplo. Podemos destacar duas fases importantes na falha causada pela instabilidade do nó. Na primeira fase, quando uma carga excessiva é empregada no nó, este perde sua forma original, alterando assim as estruturas (passagens) que geram pressão ou fricção em pontos chave, reduzindo sua habilidade de manter-se atado e preso. No final desse primeiro estágio, um nó, que antes era seguro, agora se torna inseguro. No segundo estágio da falha, a carga constante aplicada no Segmento Constante (SP), vai fazer com que o nó deslize e se desate. Existem ainda algumas formas de reestruturar um nó, criando assim novas passagens, o que pode tornar um nó seguro e de fácil desate. Muitas vezes esses novos arranjos são baseados em nós já pré-existentes, porém com alguns pontos ou voltas adicionais, que mudarão sua conformação e a forma em que eles se comportarão frente à tensão.

9 9 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente artigo tem o objetivo de facilitar o entendimento sobre o funcionamento dos nós, suas características principais e como esses interferem na resistência da estrutura na qual foram atados. Alguns pontos que devem ser frisados são: a) qualquer nó, quando atado em uma corda ou estrutura, irá reduzir a resistência específica da mesma. Diante disso, deve-se evitar atar nós desnecessários em uma estrutura, pois isso provocará uma redução importante na sua capacidade de suportar tensão. b) o estado de conservação da corda ou estrutura é fundamental para o bom funcionamento do nó. Portanto, cuidados e manutenção adequada desses equipamentos são imperativos para garantir a segurança do nó. c) a forma em que a carga está sendo aplicada no nó (diretamente ou formando ângulos), sua conformação, além do tipo de material da corda na qual ele foi atada, afetarão diretamente sua performance. Finalmente, devemos destacar que, cada nó tem uma conformação e função específica, a qual deve ser ótima (em termos de segurança e estabilidade) para a tarefa que está desempenhando. Devemos ser capazes de escolher o nó adequado de acordo com a necessidade da situação. Muitas vezes um nó com pouca estabilidade pode ser útil quando precisamos desatar rapidamente uma corda. No entanto, essa mesma característica pode ser desastrosa quando pretendemos uma estabilidade maior, como na união de duas cordas em um rapel. 9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. The study of knots performance in: 2. Barnes, Stanley. Angling Knots in Gut and Nylon. Birmingham: Cornish Brothers Limited, Chisnall, Robert (editor). Rock Climbing Safety Manual. Ontario Rock Climbing Association, Frank, James A., and Jerrold B. Smith. Rope Rescue Manual. Second Edition Santa Barbara, California: CMC Rescue, Inc., 1992 (1987). 5. Raleigh, Duane. Knots & Ropes for Climbers. Mechanicsburg, Pennsylvania: Stackpole Books, 1998.

10 6. Warner, Charles. Studies on the Behaviour of Knots. Chapter 10 (pages ) in Turner, John C., and Pieter van de Griend. History and Science of Knots. Series on Knots and Everything Vol. 11. Singapore and River Edge, New Jersey: World Scientific Publishing Company Pte. Ltd.,